Структура периодической системы (ПС) химических элементов Д.И. Менделеева

Элементы, объединенные в одном и том же вертикальном столбце ПС, составляют группу элементов.

Группа обозначается римской цифрой (от I до Ѵlll). Группы делятся на главные и побочные. Последние состоят из элементов только больших периодов (lѴ, Ѵ, Ѵl). Главные подгруппы включают элементы как больших, так и малых периодов (l,ll lll).

№ группы - 8

Номер группы соответствует высшей степени окисления элемента. Низшая степень окисления определяется по правилу:

Например, азот N находится в Ѵ группе. Следовательно, его высшая степень окисления +5, низшая -3. Хлор Сl – элемент Ѵll группы, его высшая степень окисления +7, низшая -1.

В главных подгруппах с ростом порядковых номеров элементов усиливаются металлические свойства (способность атома отдавать электроны) образуемых ими простых веществ и ослабевают неметаллические свойства (способность атома принимать электроны); усиливается основный характер оксидов и гидроксидов.

Последовательность элементов, построенная по возрастанию их порядковых номеров, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом, представляет собой период.

Период обозначается арабской цифрой (от 1 до 7). Номер периода указывает общее число энергетических уровней в атоме данного элемента и одновременно номер заполняемого уровня.

Химические свойства элементов и образованных ими веществ по периоду закономерно изменяются:

1. Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее ярко выражены у галогенов.

2. Значение высшей степени окисления возрастает от +1 до +7.

3. Основные оксиды элементов начала периода сменяет амфотерный оксид и далее – кислотные, свойства которых усиливаются:

Nа₂О → МgО → Аl₂О₃→ SiО₂→ Р₂О₅→ SО₃→ Сl₂О₇

Основные оксиды амфотерный оксид кислотные оксиды

4.Гидроксиды – основания через амфотерный гидроксид сменяются все более сильными кислотами:

NаОН → Мg(ОН)₂→ Аl(ОН)₃→ Н₂SiО₃→ Н₃РО₄→ Н₂SО₄→ НСlО₄

Щелочь основание амфотерный слабая кислота средней сильная очень сильная

гидроксид кислота силы кислота кислота

При переходе к новому периоду свойства элементов изменяются аналогичным образом.

На основании этих наблюдений Д.И.Менделеев сформулировал Периодический закон, который в соответствии с принятой в настоящее время терминологией звучит так:

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс.

Открытие изотопов позволило дать другое, современное определение Периодического закона:

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.

Положение элемента в периодической системе и строение атома

Физический смысл

1.порядкового номера химического элемента Численно совпадает с зарядом атомного ядра и количеством электронов в атоме.

2.номера периода, в котором находится элемент Указывает число энергетических уровней в атоме данного элемента.

3.номера группы, в которой находится элемент Указывает число валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей.

4. периодичности Свойства химических элементов изменяются периодически с возрастанием порядкового номера элемента, потому, что периодически изменяется число электронов во внешнем слое атома.

Квантовые числа

Важным следствием из квантовой механики является то, что вся совокупность сложных движений электрона в атоме может описываться четырьмя квантовыми числами.n,l,m,s.

Первое квантовое число- это главное квантовое число n, оно характеризует запас энергии электрона и размер электронного облака. Главное квантовое число принимает значение натурального ряда чисел: n = 1,2,3, и т.д. Если главное квантовое число равно 1, то электрон находится на первом энергетическом уровне (электронном слое), если n = 2, то на втором и так далее. Чем больше главное квантовое число, тем электрон дальше от ядра, тем больше запас его энергии, тем слабее связь электрона с ядром. Следовательно, такой электрон легче удалить из атома.

Энергетический уровень (электронный слой) – это совокупность электронных состояний, имеющих одинаковое значение главного квантового числа n, т.е. одинаковые размер электронного облака и запас энергии электрона.

Второе квантовое число – это орбитальное квантовое число l, оно характеризует форму электронного облака. Орбитальное квантовое число зависит от главного { l = 0,1,2,3,…(n-1)}, каждому n соответствует ряд значений орбитального квантового числа. Каждый электронный уровень состоит из совокупности энергетических подуровней, которые имеют некоторые различия в энергии. Приведем численные значения, которые принимает орбитальное квантовое число. Для них принята «кодировка» буквами, которые и обозначают подуровень данного уровня, на котором находится электрон:

Значение орбитального квантового числа: 0 1 2 3 4

Подуровень: s p d f g

При n = 1, l = 0. Таким образом, первый уровень имеет один подуровень: s-подуровень.

При n = 2, l = 0,1. То есть, второй уровень имеет два подуровня: s- и р- подуровни.

При n = 3, l = 0,1,2. То есть, третий уровень имеет три подуровня: s-, р-,d- подуровни и так далее.

Отсюда ясно, что номер уровня указывает на число подуровней, которыми он располагает.

Энергетический подуровень – это совокупность электронных состояний,